高功率二極管激光器hpdl成功用于激光加工
過去的幾年中,高功率二極管激光器(hpdl)已被成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。除了用做固態(tài)激光器的泵浦源以外,它們還被用于材料加工中,例如焊接、軟釬焊和熱處理。此前,千瓦級(jí)的系統(tǒng)更為重要,因?yàn)樗鼈兛杀挥糜诮饘俦?..
直徑100~600m的鎢絲在放進(jìn)燈泡里以前必須先被重新整形。然而,鎢絲是易碎金屬,在整形過程中需要回火,當(dāng)鎢絲被加熱的時(shí)候,它必須被蓋上一層保護(hù)氣體。使用hpdl,人們可以通過閉環(huán)過程把鎢絲加熱至回火溫度,而且不會(huì)壞成形切刀。
激光低溫焊接是一項(xiàng)選擇性焊接技術(shù),它被用來加工電子產(chǎn)品中需要低溫焊接的節(jié)點(diǎn)、傳感器和開關(guān)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括無接觸式加熱、合適的熱量、高度確定的能量輸入和易于操作。激光低溫焊接被用于需要避免熱影響的區(qū)域或者對(duì)加熱很敏感的元件。這類的實(shí)例包括軟質(zhì)印刷電路(fpc)。在汽車和電子工業(yè)中,軟質(zhì)印刷電路的應(yīng)用日益廣泛。過熱將導(dǎo)致聚合物內(nèi)部分層,從而破壞了零件。 能量輸入的局域化使技術(shù)人員能夠以低溫焊接小型元件,比如與細(xì)銅線相連的微型半導(dǎo)體。銅線的直徑為75m。半導(dǎo)體上的襯墊有金鍍層,大小為400×800m。由于加工過程非常精細(xì),技術(shù)人員無法在材料上放上固體焊料或者焊泥,所以這里使用了直徑為300m的焊線。激光的焦點(diǎn)必須準(zhǔn)確地定位到襯墊上,因?yàn)樗車乃芰匣缀苋菀孜占す。?duì)于接點(diǎn)的目測(cè)檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何缺陷,x射線檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何小孔和缺口。 前景和展望 在過去幾年中,二極管激光系統(tǒng)的開發(fā)商努力創(chuàng)造輸出功率和光束質(zhì)量的新紀(jì)錄。隨著工業(yè)應(yīng)用中激光系統(tǒng)的數(shù)量日益增加,其他的參數(shù)也變得更加重要。目前開發(fā)商們關(guān)注的新焦點(diǎn)在于激光可用性、可維護(hù)性,以及其工業(yè)設(shè)計(jì),與此同時(shí),成本還必須保持在低水平上。半導(dǎo)體的可靠性以及組裝技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這些市場(chǎng)需求的重要方面。 首批的hpdl系統(tǒng)不帶有集成的傳感器,而目前幾乎所有相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)都有相應(yīng)的感應(yīng)器,這些條件參數(shù)包括了冷卻參數(shù)、激光器模塊內(nèi)濕度。集成到加工端部的監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量正在不斷增加,這些監(jiān)控設(shè)備包括了ccd攝像機(jī)和高溫計(jì)?蛇x的監(jiān)控功能還有功率測(cè)量和遠(yuǎn)程故障監(jiān)控系統(tǒng),這些功能不久都將變成標(biāo)準(zhǔn)配備。由于采用了智能堆棧管理技術(shù),具有許多二極管的激光器的可靠性得到進(jìn)一步的提高,即使有單個(gè)二極管報(bào)廢,也能保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 目前可用的系統(tǒng)覆蓋的應(yīng)用范圍很廣。就算有些產(chǎn)品無法找到合適的激光器,技術(shù)人員也能夠基于標(biāo)準(zhǔn)二極管模塊來提供專門的解決方案。這方面的例子是多焦點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),該系統(tǒng)能夠在同一個(gè)加工頭上同時(shí)得到多達(dá)四個(gè)焊接點(diǎn)或者焊接線(如圖4)。而且四個(gè)焦點(diǎn)之間的距離和相對(duì)位置是可以進(jìn)行大范圍調(diào)整的。 由于hpdl的功率高達(dá)500w,因此它的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。它們的焦斑尺寸很小,加工區(qū)域可達(dá)到幾百個(gè)微米。塑料焊接、低溫焊接和熱處理等加工過程在汽車工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備和電子產(chǎn)品等行業(yè)都有著巨大的應(yīng)用潛力。此外,對(duì)操作過程和加工參數(shù)的監(jiān)控大大提高了hpdl在工業(yè)應(yīng)用中的可靠性。 |
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